厚板焊接残余应力有限元分析(5)

第一章绪论

第一章绪论

１．１前言

焊接是一种运用（多数情况下为局部）加热或加压手段、添加或不添加填充材料将构件不可拆卸地连接在一起或在基材表面堆敷覆盖层的加工工艺嘲．

焊接技术己经广泛应用于国民经济的各部门，如机械工程、桥梁工程、建筑工程、压力容器、船舶工程、电子工程以及尖端的航天、航海和动力工程等领域。与铸造或锻造结构相比，焊接结构具有用料省、重量轻、适合于制成形状复杂的结构以及制造成本低等优点，据工业发达国家统计，每年仅需要进行焊接加工之后使用的钢材就占总钢材产量的４５％左右。所以焊接技术的研究和发展水平，标志着一个国家工业和科技的现代化进程。随着大规模工业生产和高新技术的发展，焊接结构正朝着大型化、复杂化、高容量、高参数方向发展，其复杂程度越大，工作条件越苛刻，造成焊接事故也越频繁，危害性也越大，所以提高和保证焊接质量已经成为当前焊接中的关键问题。

近年来计算机、信息、网络等技术的飞跃发展，给人类的生活环境、文化氛围带来了深刻的变化。这种深刻的变化必然反映到原来的制造业乃至焊接工程中来。虚拟工程就是一个应运而生的新领域，并且以惊人的速度向前发展近年来提出的先进制造技术，包括诸如计算机集成制造系统（ＣⅡ订ｓ），并行工程、敏捷制造等。ｃｎｄｓ就是将制造过程ｃＡＤ。ｃＡＥ’ｃＡＰＰ，ｃＡＭ，ｃ衄’等计算机辅助技术中的相关信息，通过网络集成在一起。虚拟工程则进一步使整个制造过程在计算机上得到预演和实现。要实现焊接虚拟工程是十分复杂的，其本身就是一项庞大的工程，它包括热源、过程控制、焊接冶金、应力变形等各个环节嘲。本文仅是从焊接力学模拟这一个侧面，基于通用商业有限元软件ＡＮｓＹｓ对三维焊接热应力和残余应力演化虚拟分析技术进行研究【３】。

焊接力学的研究包括焊接传热、焊接变形和残余应力、焊接裂纹以及焊接接头的力学行为等。特别是近年来随着高新技术的发展，以及自动控制与机器人的应用，因此对焊接产品的精度要求越来越高。然而，焊接变形和残余应力的变化规律至今往往还是认识不足和难以掌握。例如在汽车工业中为控制制造精度的Ｃｎ讧Ｓ系统中，焊接变形成为唯一难以预测和控制的因素。多年来国内外学者和专家在焊接力学领域进行了大量的研究。

由于高度集中的瞬时热输入，在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力（焊接残余应力）和变形（焊接残余变形、焊接收缩、焊接翘曲），而且焊接过程中产生的动态应力和焊后残余应力影响构件的变形及焊接缺陷，此外还影响焊接结构的可焊性和构件的脆性、断裂强度、疲劳强度、屈服强度、振动特性以及抗腐